Р Дано: , , ешение:

П о формуле 17.1.5 . Концентрация атомов меди , где молярная масса, число Авогадро. Концентрация электронов по условию задачи равна концентрации атомов . Учитывая, что плотность тока , средняя скорость упорядоченного движения электронов

О твет: .

17.2. Сторонние силы. Электродвижущая сила

Е сли взять два разноименных проводника А и В, заряженных до потенциалов и соответственно, и соединить их проводником С (рис. 17.2.1), то под действием поля электроны начнут перемещаться в направлении АСВ, то есть по проводнику пойдёт ток в направлении ВСА. В процессе прохождения тока произойдет выравнивание потенциалов, напряжённость поля внутри проводника станет равной нулю и ток прекратится. Таким образом, электрическое поле создаст в проводнике кратковременный импульс тока.

Для того, чтобы поддерживать ток длительное время, надо от проводника с меньшим потенциалом непрерывно отводить приносимые сюда током заряды, а к проводнику с большим потенциалом непрерывно их подводить, то есть осуществить круговорот зарядов. При этом возникает необходимость перемещать носители тока против сил электростатического поля. Перемещение носителей в этом случае возможно лишь с помощью сил неэлектростатического происхождения, называемых сторонними силами.

П риборы, создающие сторонние силы, называются источниками тока. Сторонние силы возбуждаются в источниках тока при химических реакциях (гальванические элементы и аккумуляторы), в термоэлементах, при движении проводников в магнитном поле (генераторы) и т. д.

Схематичное изображение источника тока показано на рис. 17.2.2. Внутри источника ток течет от «–» к «+», то есть против сил электростатического поля.

Сторонние силы, перемещая электрические заряды, совершают работу. Величина, равная работе сторонних сил над единичным положительным зарядом, называется электродвижущей силой (э.д.с.)

(17.2.1)

Единица измерения э.д.с. в СИ – вольт (В).

Стороннюю силу, действующую на заряд, можно представить в виде:

,

где напряженность поля сторонних сил.

Работа сторонних сил на некотором участке цепи 1-2 равна

Следовательно, э.д.с., действующая на участке цепи равна

Аналогично, для замкнутой цепи:

Таким образом, э.д.с., действующая в замкнутой цепи, равна циркуляции вектора напряжённости сторонних сил.

Кроме сторонних сил на заряд действуют силы электростатического поля . Результирующая сила, действующая в каждой точке цепи на заряд q, равна

Работа, совершаемая результирующей силой над зарядом q₀ на участке цепи 1-2, равна:

Напряжением U на участке цепи называется величина, определяемая работой, совершаемой суммарным полем электростатических (кулоновских) и сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда:

(17.2.2)

Участок цепи, на котором не действуют сторонние силы, называется однородным. Для однородного участка

(17.2.3)

Участок цепи, где есть источники тока, называется неоднородным.